Ўзбекистон республикаси ахборот технологиялари ва коммуникацияларини ривожлантириш вазирлиги муҳаммад ал-хоразмий номидаги

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ОБЖИГА КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ 
МАТЕРИАЛОВ 
Т.Н. Аъзамов (ТУИТ, старший научный сотрудник) 
В данный момент в производстве строительного керамического кирпича 
сосредоточено внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества 
выпускаемой продукции и расширении ассортимента. Завершающей стадией технологии 
всех изделий строительной керамики является их обжиг. При обжиге изделия 
окончательно формируется структура материала, т.е. происходит спекание керамики, в 
результате чего сырец из конгломерата слабосвязанных частиц превращается в достаточно 
твердое и прочное тело. Процесс обжига изделий строительной керамики условно разде-
лен на четыре периода: 1) подогрев до 200°С и досушка-удаление физической воды из 
глины; 2) дальнейший нагрев до 700°С «на дыму» и удаление химически связанной воды 
из глины; 3) «взвар» - до температуры обжига 980-1000°С - созревание черепа; 4) 
охлаждение, «закал» - медленное до 500°С и быстрое от 500 до 50°С обожженных 
изделий. 
К этим реакциям добавляется выгорание топлива из изделия, если это 
топливо было введено в глину при подготовке массы; количество вводимого топлива 
может достигать 70-80% от того количества, которое необходимо для обжига. Такое 
производственное деление на периоды не вскрывает сущности реакций в глине при 
обжиге. При производственном обжиге глин никогда не достигается термодинамическое 
равновесие. Можно прибегнуть к расчету изобарно-изотермического потенциала ∆Z 
некоторых реакций с целью сопоставления возможности появления тех или иных фаз в 

---

113 
глине при ее обжиге. Можно отметить шесть главных видов реакций, протекающих в 
рядовых глинах при обжиге: выделение гигроскопической воды из глинистых минералов 
и воды из аллофаноидов, если таковые присутствуют в глине; окисление органических 
примесей; выделение конституционной воды, т. е. дегидратация глинистых минералов и 
реакции в так называемых твердых фазах; жидкофазные реакции и образование 
стекловидного расплава; образование новых кристаллических фаз; реакции декарбо-
низации и десульфуризации. 
Первая группа реакций характеризуется небольшим эндоэффектом на термограмме 
суглинка и гидрослюдисто-каолинитовой глины.
Вторая группа реакций - окисление органических примесей – характеризуется 
экзоэффектом при 300—400°С. Часть этих примесей может остаться (при быстром 
подъеме температуры и недостаточном притоке и диффузии в толщу изделия кислорода 
воздуха) невыгоревшей, что обнаруживается по темной сердцевине в изломе изделия. При 
замедленном выгорании может произойти графитизация части углерода. Так как 
причиной ограничения действия кислорода воздуха на процесс выгорания углерода в 
глине выступает противоток СО и СОз, то при более быстром подъеме температуры 
влияние окислительной среды должно сокращаться, а влияние внутренней 
восстановительной среды - увеличиваться, что зависит от пористости и размеров изделия 
и от концентрации углерода. Глинистые минералы в процессе своей дегидратации 
действуют каталитически, содействуя горению углерода в глине, а выделяющаяся вода 
способствует выгоранию углерода по реакции: 
С+Н
2
О=СО+Н
2
. 
Наряду с этим может протекать отложение углерода в глине из газовой реды, 
содержащей 1-3% СО при 400 и выше 1000°С. Скорость выгорания топлива по мере 
повышения температуры увеличивается, но только до стадии появления жидкой фазы в 
обжигаемой глине, после чего скорость выгорания резко снижается из-за ухудшения 
диффузии кислорода воздуха. Максимальное значение скорости выгорания топлива имеет 
место примерно при 780—800°С. Поэтому рекомендуется осуществлять выдержку в этом 
этапе обжига. 
Третья группа реакций - дегидратация глинистых минералов –который 
растягивается с 500 (450) до 600°С (700°С), а у некоторых каолиновых глин - до 900°С и 
также сопровождается падением температуропроводности. Эндотермическая реакция, 
начинающаяся около 500°С и оканчивающаяся около 700°С, заключается в удалении из 
каолинита химически связанной (гидратной) воды: 
Аl
2
O3 • 2SiO
2
• 2H
2
O → Al
2
O
3
•2SiO
2
+ 2H
2
O. 
Продукты разложения составляющих глины и керамические массы минералов (Аl
2 
О
3
∙2SiO
2
, SiO
2
, Аl
2
О
3
, CaO, MgO, Fe
2
О
3
и .др. окислы) в процессе обжига 
взаимодействуют между собой при высоких температурах (1000°C и выше) и образуют 
легкоплавкие силикаты, плавление которых вызывает спекание и размягчение глин. 
Степень спекания глинистых материалов зависит от температуры и длительности обжига, 
от состава глинистого сырья, газовой среды, рода и количества плавней, а также от 
способа формования изделий. Газовая среда обжига влияет на интенсивность 
дегидратации; увеличение концентрации H
2
O в газовой среде задерживает реакцию 
дегидратации по закону действующих масс; восстановительная среда, вызывая реакцию 
отщепления кислорода в активных условиях «оборванных связей», понижает температуру 
дегидратации, что показано на термограммах I, II, III сдвигом эндо- и экзоэффектов в 
восстановительной среде одной стрелкой влево, в парогазовой фазе - двумя стрелками 
вправо. 
Не менее важную роль играет и газовая среда в печи, которая влияет на процессы, 
протекающие при формировании черепка, и поэтому она также должна 
регламентироваться режимом обжига. Эта среда может быть окислительной, нейтральной 
и восстановительной. Окислительная среда характеризуется избытком воздуха против 
того количества, которое теоретически необходимо для полного сгорания топлива. 

---

114 
Присутствие 4-5% кислорода в продуктах горения при обжиге изделий тонкой керамики 
типично для окислительной среды. Содержание кислорода в пределах 8-10% 
свидетельствует о сильно окислительной среде и полезно при интенсивном выгорании 
органических веществ массы. Образование жидкой (стекловидной) фазы в 
гидрослюдистых глинах начинается по крайней мере с 700°С, но заметное развитие эти 
фазы получают лишь при температурах на 150-200°С выше. Появление стеклофазы 
содействует дальнейшему растворению в ней некоторой части минеральных 
составляющих глины и новому минералообразованию. Стеклофаза обеспечивает спекание 
и образование черепа. С физической стороны действие стеклофазы характеризуется 
усадкой изделия. В зависимости от степени развития стеклофазы, что регулируется 
выдержкой и созреванием черепа, можно сообщить ему ту или иную плотность 
(пористость). Именно в этом процессе и состоят операции выдержек - «взвар» и начала 
охлаждения - «закал», которые необходимо осуществлять: «взвар» - в пределах 
температур 980-1000°С и «закал» - до 800°С, а также длительностей для получения 
кирпича должного качества - ярко-красного (не алого) по цвету и звонкого при ударе. 
Кроме того, выдержка необходима для выравнивания температурного поля в печи. 
Охлаждение обожженных изделий — не менее ответственная операция. При 800- 780°С 
череп изделия строительной керамики находится в пиропластическом состоянии и 
переходит в твердое состояние, поэтому необходимо замедлять охлаждение во избежание 
появления напряжений, которые могут разрядиться местными разрывами (трещинами). 
Считают опасным также участок 650- 500°С в связи с обратимым превращением α-β-
кварц. Спекание материала - существенный момент процесса обжига, так как к этому 
времени заканчивается формирование керамического изделия. Окончание спекания 
изделия характеризуется прекращением его усадки. Спекаемость глины зависит от 
содержания в ней плавней и степени их дисперсности. На процесс формирования 
керамического черепка влияют: химический и гранулометрический состав сырья, 
соотношение компонентов в массе, а также температурно-газовый режим обжига. 
Образующиеся в процессе обжига глин и керамических масс легкоплавкие соединения 
проявляют себя двояким образом. Во-первых, они действуют химически, растворяя 
частицы минералов, образуя жидкую фазу и выделяя из раствора новые, более устойчивые 
мниералообразования, именуемые эвтектическими смесями. Во-вторых, они физически, 
благодаря своей энергии поверхностного натяжения, сближая и уплотняя твердые 
частицы глины. Обжиг изделий грубой строительной керамики ведется до появления 
минимального 
количества 
легкоплавких 
соединений, 
которые 
связывают 
дегидратированные частицы глинообразующих минералов и зерна кварца, что и 
обеспечивает достаточную механическую прочность изделий. Температурный режим об-
жига должен быть таким, чтобы реакции дегидратации, декарбонизации, окисления и 
восстановления отдельных компонентов, составляющих глину, не налагались бы на 
реакции образования легкоплавких эвтектик. Эти реакции должны следовать одна за 
другой, но практически, вследствие сложного состава керамических масс, образование 
жидких соединений начиняется обычно ранее, чем закончатся декарбонизация, окисление 
и т. д. Температурный режим при выдержке и охлаждении определяется видом, формой и 
размерами изделий и температурным интервалом модификационных превращений в 
материале. 

---

115